Головна

Вибір конструкції і розрахунок затискного механізму

  1.  I противнику вибір, коли він повинен ризикнути усіма фішками.
  2.  I. Основи вибіркового спостереження
  3.  II. 5. Умови виконання робіт. Вибір ведучої машини
  4.  II. Загальний розрахунок часу на тему
  5.  III. 2. Розрахунок середньої ширини смуги відведення
  6.  III. Сприйняття і вибір
  7.  III. вибір невинності

При закріпленні заготовки в пристосуванні необхідно дотримуватися таких основних правил:

· Не повинно порушуватися положення заготовки досягнуте при її базування;

· Закріплення повинно бути надійним, щоб під час обробки положення заготовки зберігалося незмінним;

· Виникають при закріпленні смятие поверхонь заготовки, а також її деформація повинні бути мінімальними і перебувати в допустимих межах.

· Для забезпечення контакту заготовки з опорним елементом і усунення можливого його зсуву при закріпленні зажимное зусилля слід спрямовувати перпендикулярно до поверхні опорного елемента. В окремих випадках фіксуючу зусилля можна направляти так, щоб заготовка одночасно притискалася до поверхонь двох опорних елементів;

· З метою усунення деформації заготовки при закріпленні точку прикладання затискного зусилля треба вибирати так, щоб лінія його дії перетинала опорну поверхню опорного елемента. Лише при закріпленні особливо жорстких заготовок можна допускати, щоб лінія дії затискного зусилля проходила між опорними елементами.

Визначення кількості точок прикладання затискних зусиль

Кількість точок прикладання затискних зусиль визначається конкретно до кожного випадку затиску заготовки. Для зменшення зминання поверхонь заготовки при закріпленні необхідно зменшувати питомий тиск в місцях контакту затискного пристрою з заготівлею шляхом розосередження затискного зусилля.

Це досягається застосуванням в затискних пристроях контактних елементів відповідної конструкції, які дозволяють розподілити зажимное зусилля порівну між двома або трьома крапками, а іноді навіть розосередити за деякою протяжної поверхні. Доолічество точок затиску багато в чому залежить від виду заготовки, способу обробки, напрямки сили різання. Для зменшення вібрацій і деформацій заготовки під дією сили різання слід підвищувати жорсткість системи заготовка-пристосування шляхом збільшення числа місць затиснення заготовки та наближення їх до оброблюваної поверхні.

Визначення виду затискних елементів

До затискним елементів відносяться гвинти, ексцентрики, прихвати, тісочние губки, клини, плунжери, притиски, планки.

Вони є проміжними ланками в складних затискних системах.

гвинтові затискачі

гвинтові затискачі застосовують в пристроях з ручним закріпленням заготовки, в пристроях механізованого типу, а також на автоматичних лініях при використанні пристосувань-супутників. Вони прості, компактні і надійні в роботі.

Мал. 2.5.1. Гвинтові затиски: а - зі сферичним торцем; б - з плоским торцем; в - з черевиком.

Гвинти можуть бути зі сферичним торцем (п'ятої), плоским і з черевиком, який попереджає псування поверхні.

При розрахунку гвинтів зі сферичної п'ятою враховується тільки тертя в різьбі.

де: L - Довжина рукоятки, мм;  - Середній радіус різьблення, мм;  - Кут підйому різьби.

де: S - Крок різьби, мм;  - Приведений кут тертя.

де: Pu  150 Н.

Умова самоторможения: .

Для стандартних метричних резьб  , Тому всі механізми з метричної різьбою самогальмуючі.

При розрахунку гвинтів з плоскою п'ятою враховується тертя на торці гвинта.

Для кільцевої п'яти:

де: D - зовнішній діаметр опорного торця, мм; d - внутрішній діаметр опорного торця, мм;  - коефіцієнт тертя.

З плоскими торцями:

Для гвинта з черевиком:

де:

матеріал: сталь 35 або сталь 45 з твердістю HRC 30-35 і точністю різьблення по третьому класу.

клинові затискачі

Клин застосовується в наступних конструктивних варіантах:

1. Плоский односкосий клин.

2. Двускосий клин.

3. Круглий клин.

Мал. 2.5.2. Плоский односкосий клин.

Мал. 2.5.3. Двускосий клин.

Мал. 2.5.4. Круглий клин.

4) кривошипний клин в формі ексцентрика або плоского кулачка з робочим профілем, окресленим по Архімедова спіралі;

Мал. 2.5.5. Кривошипний клин: а - в формі ексцентрика; б) - у формі плоского кулачка.

5) гвинтовий клин в формі торцевого кулачка. Тут односкосий клин як би згорнутий в циліндр: підстава клина утворює опору, а його похила площина - гвинтовий профіль кулачка;

6) в трикулачні клинових механізмах (патрони, оправки) не користуються системи з трьох і більше клинів.

Умова самоторможіння клина

Мал. 2.5.5. Умова самоторможіння клина.

де:  - Кут тертя.

де: -коефіцієнт тертя;

то ; .

Для клина з тертям тільки по похилій поверхні умова самоторможіння:

з тертям на двох поверхнях:

маємо: ; або: ; .

Тоді: умова самоторможіння для клина з тертям на двох поверхнях:

для клина з тертям тільки на похилій поверхні:

З тертям на двох поверхнях:

.

З тертям тільки на похилій поверхні:

ексцентрикові затискачі

Мал. 2.5.6. Схеми для розрахунку ексцентриків.

Такі затискачі є швидкодіючими, але розвивають меншу силу, ніж гвинтові. Мають властивість самоторможения. Основний недолік: не можуть надійно працювати при значних коливаннях розмірів між настановної і затискається поверхнею оброблюваних деталей.

;

де: (- середнє значення радіуса, проведеного з центру обертання ексцентрика в точку А затиску, мм; (- середній кут підйому ексцентрика в точці затиску; (, (1 - Кути тертя ковзання в точці А затиску і на осі ексцентрика.

Для розрахунків беруть:

при l 2D розрахунок можна проводити за формулою:

.

Умова самоторможения ексцентрика:

зазвичай приймають .

Матеріал: сталь 20Х з цементацією на глибину 0,8  1,2 мм і загартуванням до HRC 50 ... 60.

Цанги

Цанги являють собою пружні гільзи. Їх застосовують для установки заготовок по зовнішнім і внутрішнім циліндричним поверхнях.

де:  - Сила закріплення заготовки; Q - сила стиснення пелюсток цанги;  - Кут тертя між цангою і втулкою.

Мал. 2.5.7. Цанга.

Пристрої для затиску деталей типу тіл обертання

Крім цанги для затиску деталей мають циліндричну поверхню, застосовують розтискні оправлення, затискні втулки з Гідропласт, оправлення і патрони з тарілчастими пружинами, мембранні патрони та інші.

Консольні і центрові оправлення застосовують для установки з центральним базовим отвором втулок, кілець, шестерень, оброблюваних на багаторізцевих шліфувальних і інших верстатах.

При обробці партії таких деталей потрібно отримати високу концентричність зовнішніх і внутрішніх поверхонь і задану перпендикулярність торців до осі деталі.

Залежно від способу установки і центрування оброблюваних деталей консольні і центрові оправлення можна поділити на такі .виду: 1) жорсткі (гладкі) для установки деталей з зазором або натягом; 2) розтискні цангові; 3) клинові (плунжерні, кулькові); 4) з тарілчастими пружинами; 5) самозажімние (кулачкові, роликові); 6) з центрирующей пружною втулкою.

Мал. 2.5.8. Конструкції оправок: а - гладка оправлення; б - оправлення з розрізної втулкою.

На рис. показана гладка оправлення 2, на циліндричній частині якої встановлена ??обробляється деталь 3. тяга 6, закріплена на штоку пневмоциліндра, при переміщенні поршня зі штоком вліво головкою 5 натискає на швидкозмінний шайбу 4 і затискає деталь 3 на гладкій оправці 2. Оправлення конічної частиною 1 вставляється в конус шпинделя верстата. При затиску оброблюваної деталі на оправці осьова сила Q на штоку механізованого приводу викликає між торцями шайби 4, уступом оправлення і оброблюваної деталлю 3 момент від сили тертя, більший, ніж момент Мрез від сили різання Рz. Залежність між моментами:

;

звідки сила на штоку механізованого приводу:

.

За уточненою формулою:

.

де:  - Коефіцієнт запасу; Рz - вертикальна складова сила різання, Н (кгс); D - зовнішній діаметр поверхні оброблюваної деталі, мм; D1 - зовнішній діаметр швидкозмінною шайби, мм; d - діаметр циліндричної настановної частини оправлення, мм; f = 0,1 - 0,15 - Коефіцієнт тертя зчеплення.

На рис. показана оправлення 2 з розрізної втулкою 6, на якій встановлюють і затискають оброблювану деталь 3. Конічної частиною 1 оправлення 2 вставляють в конус шпинделя верстата. Затиск і разжим деталі на оправці провадять механізованим приводом. При подачі стисненого повітря в праву порожнину пневмоциліндра поршень, шток і тяга 7 рухаються вліво і головка 5 тяги з шайбою 4 переміщує розрізну втулку 6 по конусу оправлення, поки вона не затисне деталь на оправці. Під час подачі стисненого повітря в ліву порожнину пневмоциліндра поршень, шток; і тяга переміщуються вправо, головка 5 з шайбою 4 відходять від втулки 6 і деталь розтискається.

Ріс.2.5.9. Консольна оправлення з тарілчастими пружинами (А) і тарілчаста пружина (Б).

Крутний момент від вертикальної сили різання Рz повинен бути менше моменту від сил тертя на циліндричній поверхні розрізний втулки 6 оправлення. Осьова сила на штоку механізованого приводу.

;

де:  - Половина кута конуса оправлення, град;  - Кут тертя на поверхні контакту оправлення з розрізної втулкою, град; f = 0,15-0,2 - коефіцієнт тертя.

Оправлення і патрони з тарілчастими пружинами застосовують для центрування і затиску по внутрішній або зовнішній циліндричній поверхні оброблюваних деталей. На рис. відповідно показані консольная оправлення з тарілчастими пружинами і тарілчаста пружина. Оправлення складається з корпусу 7, наполегливої ??кільця 2, пакету тарілчастих пружин 6, натискної втулки 3 і тяги 1, з'єднаної зі штоком пневмоциліндра. Оправлення застосовують для установки і закріплення деталі 5 по внутрішній циліндричній поверхні. При переміщенні поршня зі штоком і тягою 1 вліво остання головкою 4 і втулкою 3 натискає на тарілчасті пружини 6. Пружини випрямляються, їх зовнішній діаметр збільшується, а внутрішній зменшується, що обробляється деталь 5 центрируется і затискається.

Розмір настановних поверхонь пружин при стисканні може змінюватися в залежності від їх розміру на 0,1 - 0,4 мм. Отже, базова циліндрична поверхня оброблюваної деталі повинна мати точність 2 - 3-го класів.

Тарілчасту пружину з прорізами можна розглядати як сукупність двухзвенних важеля шарнірних механізмів двосторонньої дії, розтискати осьовою силою. Визначивши крутний момент Мрез від сили різання Рz і вибираючи коефіцієнт запасу К, коефіцієнт тертя f і радіус R настановної поверхні тарельчатой ??поверхні пружини, отримаємо рівність:

.

З рівності визначимо сумарну радіальну силу затиску, що діє на настановної поверхні оброблюваної деталі:

.

Осьова сила на штоку механізованого приводу для тарілчастих пружин:

з радіальними прорізами

;

без радіальних прорізів

;

де:  - Кут нахилу тарельчатой ??пружини при затиску деталі, град; К = 1,5 - 2,2 - Коефіцієнт запасу; Мрез - крутний момент від сили різання Рz, Н-м (кгс-см); f = 0,1 0,12 - Коефіцієнт тертя між настановної поверхнею тарілчастих пружин і базовою поверхнею оброблюваної деталі; R - радіус настановної поверхні тарельчатой ??пружини, мм; Рz - Вертикальна складова сила різання, Н (кгс); R1 - Радіус обробленої поверхні деталі, мм.

Патрони і оправлення з трикулачні тонкостінними втулками, наповненими гідропластмассой, застосовують для установки по зовнішній або внутрішній поверхні деталей, оброблюваних на токарних і інших верстатах.

На пристроях з тонкостінної втулкою оброблювані деталі зовнішньої або внутрішньої поверхнею встановлюють на циліндричну поверхню втулки. При розтискаючи втулки гідропластмассой деталі центруються і затискаються.

Форма і розміри тонкостінної втулки повинні забезпечувати достатню її деформацію для надійного затиску деталі на втулці при обробці деталі на верстаті.

При конструюванні патронів і оправок з тонкостінними втулками з гідропластмассой розраховують:

1. основні розміри тонкостінних втулок;

2. розміри натискних гвинтів і плунжеров у пристосувань з ручним затиском;

3. розміри плунжеров, діаметр циліндра і хід поршня для пристосувань з механізованим приводом.

Мал. 2.5.10. Тонкостінна втулка.

Вихідними даними для розрахунку тонкостінних втулок є діаметр Dд отвори або діаметр шийки оброблюваної деталі і довжина lд отвори або шийки оброблюваної деталі.

Для розрахунку тонкостінної трикулачні втулки приймемо такі позначення: D - діаметр настановної поверхні центрирующей втулки 2, мм; h - товщина тонкостінної частини втулки, мм; Т - довжина опорних пасків втулки, мм; t - товщина опорних пасків втулки, мм;  - Найбільша діаметральна пружна деформація втулки (збільшення або зменшення діаметра в її середній частині) мм; Smax - Максимальний зазор між настановної поверхнею втулки і базовою поверхнею оброблюваної деталі 1 у вільному стані, мм; lк - Довжина контактної ділянки пружною втулки з настановної поверхнею оброблюваної деталі після разжима втулки, мм; L -довжина тонкостінної частини втулки, мм; lд - Довжина оброблюваної деталі, мм; Dд - Діаметр базової поверхні оброблюваної деталі, мм; d - діаметр отвору опорних пасків втулки, мм; р - тиск гідропластмасси, необхідну для деформації тонкостінної втулки, МПа (кгс / см2); r1 - радіус заокруглення втулки, мм; Mрез= Pzr - допустимий крутний момент, що виникає від сили різання, Н-м (кгс-см); Pz - Сила різання, Н (кгс); r -Плечі моменту сили різання.

На рис. показана консольная оправлення з тонкостінної втулкою і гідропластмассой. Оброблювану деталь 4 базовим отвором встановлюють на зовнішню поверхню тонкостінної втулки 5. При подачі стисненого повітря в штокову порожнину пневмоциліндра поршень зі штоком переміщається в пневмоцилиндре вліво і шток через тягу 6 і важіль 1 пересуває поршень 2, який натискає на гідропластмассу 3. Гідропластмасса рівномірно тисне на внутрішню поверхню втулки 5, втулка розтискується; зовнішній діаметр втулки збільшується, і вона центрує і закріплює оброблювану деталь 4.

Мал. 2.5.11. Консольна оправлення з гідропластмассой.

Мембранні патрони застосовують для точного центрування і затиску деталей, оброблюваних на токарних і шліфувальних верстатах. У мембранних патронах оброблювані деталі встановлюють по зовнішній або внутрішній поверхні. Базові поверхні деталей повинні бути оброблені по 2-За-м класами точності. Мембранні патрони забезпечують точність центрування деталей 0,004-0,007 мм.

мембрани - Це тонкі металеві диски з ріжками або без ріжків (кільцеві мембрани). Залежно від впливу на мембрану штока механізованого приводу - тягне або штовхає дії - мембранні патрони поділяються на розтискні і затискні.

У розтискних мембранном Рожкова патроні при установці кільцевої деталі мембрана з ріжками, штоком приводу прогинається вліво до шпинделя верстата. При цьому ріжки мембрани з затискуючими гвинтами, встановленими на кінцях ріжків, сходяться до осі патрона, і обробляється кільце встановлюється центральним отвором в патроні.

При припиненні натиску на мембрану під дією пружних сил вона випрямляється, її ріжки з гвинтами розходяться від осі патрона і затискають обробляється кільце по внутрішній поверхні. У затискному мембранном Рожкова патроні при установці кільцевої деталі по зовнішній поверхні мембрана штоком приводу прогинається вправо від шпинделя верстата. При цьому ріжки мембрани розходяться від осі патрона і обробляється деталь розтискається. Потім встановлюється наступне кільце, натиск на мембрану припиняється, вона випрямляється і ріжками з гвинтами затискає обробляється кільце. Затискні мембранні ріжкові патрони з механізованим приводом виготовляються по МН 5523-64 і МН 5524-64 і з ручним приводом по МН 5523-64.

Мембранні патрони бувають ріжкові і чашкові (кільцеві), їх виготовляють зі сталі 65Г, ЗОХГС з загартуванням до твердості HRC 40-50. Основні розміри комбінованих і чашкових мембран нормалізовані.

На рис. 3.13, а, б показана конструктивна схема мембранно-ріжкового патрона 1. На задньому 'кінці шпинделя верстата встановлений пневмопрівод патрона. При подачі стисненого повітря в ліву порожнину пневмоциліндра поршень зі штоком і тягою 2 переміщається вправо. При цьому тяга 2, натискаючи на ріжкову мембрану 3, прогинає її, кулачки (ріжки) 4 розходяться, і деталь 5 розтискується. Під час подачі стисненого повітря в праву порожнину пневмоциліндра його поршень зі штоком і тягою 2 переміщається вліво і відходить від мембрани 3. Мембрана під дією внутрішніх пружних сил випрямляється, кулачки 4 мембрани сходяться і затискають по циліндричній поверхні деталь 5.

Мал. 2.5.12. Схема мембранно-ріжкового патрона

Основні дані для розрахунку патрона з рожко-, виття мембраною: момент різання Мрез, Який прагне повернути оброблювану деталь 5 в кулачках 4 патрона; діаметр d = 2b базової зовнішньої поверхні оброблюваної деталі; відстань l від середини мембрани 3 до середини кулачків 4. На рис. дана розрахункова схема навантаженої мембрани. Кругла, жорстко закріплена на зовнішній поверхні мембрана навантажена рівномірно розподіленим изгибающим моментом МИ, Прикладеним по концентричній окружності мембрани радіусу b базової поверхні оброблюваної деталі. Дана схема є результатом накладення двох схем, показаних на рис. причому МИ= М1+ М3.

На рис. прийнято: а - радіус зовнішньої поверхні мембрани, см (вибирають за конструктивними умовами); h = 0,1  0,07 - Товщина мембрани, см; МИ - момент, що вигинає мембрану, Н-м (кгс-мм);  - Кут разжима кулачків 4 мембрани, необхідний для установки і затиску оброблюваної деталі з найменшим граничним розміром, град.

На рис. показаний максимальний кут разжима кулачків мембрани:

де:  - Додатковий кут разжима кулачка, що враховує допуск  на неточність виготовлення установчої поверхні деталі;  - Кут разжима кулачків, що враховує діаметральний зазор  , Необхідний для можливості установки деталей в патрон.

З рис. видно, що кут:

;

де:  - Допуск на неточність виготовлення деталі на суміжній попередньої операції;  мм.

Число кулачків n мембранного патрона приймають в залежності від форми і розмірів оброблюваної деталі. Коефіцієнт тертя між настановної поверхнею деталі і кулачків  . коефіцієнт запасу  . допуск  на розмір настановної поверхні деталі задається кресленням. Модуль пружності  МПа (  кгс / см2).

Маючи необхідні дані, розраховують мембранний патрон.

1. Радіальна сила на одному кулачку мембранного патрона для передачі крутного моменту Мрез

.

сили Pз викликають момент, що вигинає мембрану.

2. При великій кількості кулачків патрона момент Мп можна вважати рівномірно чинним по колу мембрани радіусу b і викликає її вигин:

.

3. Радіусом а зовнішньої поверхні мембрани (з конструктивних міркувань) задаються.

4. Ставлення т радіусу а мембрани до радіусу b настановної поверхні деталі: а / b = т.

5. Моменти М1 и М3 в частках від Ми (Ми= 1) знаходять в залежності від m = a / b за наступними даними.

Таблиця 3.1

 m = a / b  1,25  1,5  1,75  2,0  2,25  2,5  2,75  3,0
M1  0,785  0,645  0,56  0,51  0,48  0,455  0,44  0,42
M3  0,215  0,355  0,44  0,49  0,52  0,545  0,56  0,58

6. Кут (рад) разжима кулачків при закріпленні деталі з найменшим граничним розміром:

.

7. Цилиндрическая жорсткість мембрани [Н / м (кгс / см)]:

;

де:  МПа - модуль пружності (  кгс / см2);  = 0,3.

8. Кут найбільшого разжима кулачків (рад):

.

9. Сила на штоку механізованого приводу патрона, необхідна для прогину мембрани і розведення кулачків при розтискаючи деталі, на максимальний кут :

.

При виборі точки прикладання і напрямки затискного зусилля необхідно дотримуватися наступне: для забезпечення контакту заготовки з опорним елементом і усунення можливого її зсуву при закріпленні зажимное зусилля слід спрямовувати перпендикулярно до поверхні опорного елемента; з метою усунення деформації заготовки при закріпленні точку прикладання затискного зусилля треба вибирати так, щоб лінія його дії перетинала опорну поверхню установочного елемента.

Кількість точок прикладання затискних зусиль визначають конкретно до кожного випадку затиску заготовки в залежності від виду заготовки, способу обробки, напрямки сили різання. Для зменшення вібрації і деформації заготовки під дією сил різання слід підвищувати жорсткість системи заготівля - пристосування шляхом збільшення числа точок затиску заготовки за рахунок введення допоміжних опор.

До затискним елементів відносяться гвинти, ексцентрики, прихвати, тісочние губки, клини, плунжери, планки. Вони є проміжними ланками в складних затискних системах. Форма робочої поверхні затискних елементів, що контактують із заготівлею, в основному така ж, як і настановних елементів. Графічно затискні елементи позначаються згідно табл. .

Таблиця 3.2 Графічне позначення затискних елементів

 




 ОБСЯГ дипломного ПРОЕКТУ |  Загальні вимоги до виконання пояснювальної записки |  Опис конструкції деталі та її технологічний аналіз. |  Характеристика заданого типу виробництва. |  Вибір виду заготовки і її конструювання. |  Розробка маршруту механічної обробки деталі. |  Розрахунок проміжних припусків і розмірів. |  Розрахунок режимів різання на операції. |  Визначення норм часу на операції. |  Вибір конструкції напрямних елементів |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати